[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) A Rjox`  
应用示例简述 d!q)FRzi  
1. 系统细节 fAeq(tI=  
 光源 DzvGR)>/  
— 高斯激光束 T(eNK c2  
 组件 l8!n!sC[
,  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 HBgt!D0MZ  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 ^(yU)k3pu  
 探测器 *U4eL-  
— 视觉感知的仿真 gMZ `  
— 高帽，转换效率，信噪比 /=:X,^"P  
 建模/设计 :U#4H;kk~j  
— 场追迹： knu>{a}  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 5A"OL6ty  
+t;j5\HS  
2. 系统说明 rIF6^?  
;z^C\=om  
I=yy I  
UR.l*+<W7  
3. 建模&设计结果 yi3Cd@t({{  
.^* .-8q  
不同真实傅里叶透镜的结果： ^Zw1X6C5~  
FDO$(&  
{3=]cLtt  
_n_|skG  
4. 总结 ukRbSJ5a5  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 #a"gW,/K  
aUX.4#|%  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 F:rT.n  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 *b]$lj  
veh?oJi@  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 PWThm ooP  
&8uq5uKg  
应用示例详细内容 '}NQ`\k  
-XtDGNHF  
系统参数 72>/@  
ey>V^Fj  
1. 该应用实例的内容 ?Dk&5d^d  
b7h0V4w  
Kr'5iFK7  
o72G oUfs  
=h9&`iwiu  
2. 仿真任务 DkGC+Dw  
n$}Cj}eju  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 juQQ  
p$ %D  
3. 参数：准直输入光源 7R`:^}'>  
@e_<OU  
6{p]cr  
L<**J\=7M  
4. 参数：SLM透射函数 X!%C
YmIRb  
[vs5e3B)  
Wp<4F6C$@  
5. 由理想系统到实际系统 UfnjhHu  
2'zYrdem  
=N%;HfUD  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 !yQ#E2/A  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 yBwgLn  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 Spossp`|  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 =)GhrWeVi4  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 ],HF)21  
~]_gq;bG  
G'sEbw'[  
W7QcDR y6  
A[@xTqs{{  
应用示例详细内容 El
$yM.M"  
kFlq@['U  
仿真&结果 b]Xc5Dp{  
*uq;O*s  
1. VirtualLab中SLM的仿真 t
_PAXj  
G92Ya^`  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 6WEYg   
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 VYb6#sl  
 为优化计算加入一个旋转平面 _S[@d^cY  
o0Y {k8  
O]SjShp  
BuE=(v2
}  
2. 参数：双凸球面透镜 l H@hV  
}&Gt&Hm>K  
;-:Nw6 E  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 :qbbo~U  
 由于对称形状，前后焦距一致。 I$7#Z!P6|  
 参数是对应波长532nm。 8%
qHy1  
 透镜材料N-BK7。 Q,# )  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 G{,X_MZ%  
tiI:yq0  
Ov$_Phm:  
#@QZ  
bF5mCR:  
s%K9;(RWI  
3. 结果：双凸球面透镜 x4&<Vr  
xU4,Rcgo  
'$@bTW  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 =}6yMR!4R<  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 5m_$21  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 ai!zb2j!E  
OaeGukhX&  
&R\t<X9 n  
Q:6i 3 Nr/  
^gY^I`"e6  
4. 参数：优化球面透镜 sOegR5?;  
3]=j!_yJf  
2m]CmdV^  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 2WK]I1_  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 rq;Xcc  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 3dlL?+Y#  
 透镜材料同样为N-BK7。 Q Q3a&  
&Ff#E?Y4|  
j:)"s_  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |~
'PEY  
K\w:'%>-  
B:-qUuS?R  
^W&qTSjh  
5. 结果：优化的球面透镜 O$=[m9
V  
X,)`< >=O  
^EK]z8;|  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 jea{BhdUr  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 lr>P/W\  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 8.9Z0  
;7jszs.6%  
bi^[Eh  
%r1NRg8  
6. 参数：非球面透镜 u0&QStI  
8F?6Aq1B  
O] T'\6w  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 3#O Rfr(  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 eXN\w]GE  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 k[{h
$  
4<j)1i=A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 |@6t"P]@  
cPFs K*w  
7Nu.2qE  
5G >{*K/  
g4Y1*`}2f  
7. 结果：非球面透镜 nY]5pOF:  
~F gxhK2+  
;\[n{<   
 生成期望的高帽光束形状。 >S<`ri'5_  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 }0Q_yuzx0m  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 S.u1[Yz^  
`%%/`Qpj;  
8%eWB$<X  
~AqFLv/%  
rKhhx   
8. 总结 dF@m4U@L  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %5?Zjp+9  
%QYH]DR  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 aR- ?t14  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 3}Xf  
&xAwk-{W  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 ,QB]y|:  
$(3mpQAg  
扩展阅读 n<GTc{>Z  
\ 5&-U@  
扩展阅读 `(2Y%L(r  
 开始视频 #N?VbDK9_  
-     光路图介绍 E.Vlz^B  
 该应用示例相关文件： <5 ?  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 ~Av
B5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 W(gOidKKz  
yi29+T7j4S  
{*BZ;Xh\8  
QQ：2987619807 !_yWe